Recycling of thermosetting composite waste through thermochemical processes for recovery of carbon fibers and epoxy resin

• Grant number: 24/17297-0
• Support Opportunities: Regular Research Grants
• Start date: July 01, 2025
• End date: June 30, 2028
• Field of knowledge: Engineering - Materials and Metallurgical Engineering - Nonmetallic Materials
• Principal Investigator: Clodoaldo Saron
• Grantee: Clodoaldo Saron
• Host Institution: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brazil
• Associated scholarship(s): 25/12938-0 - Recycling of epoxy resin and carbon fiber from pre-impregnated thermosetting composite waste, BP.DR

Abstract

O consumo de compósitos termorrígidos de matriz epoxídica reforçados com fibra de carbono (FCRE) tem sido expressivo e mostra perspectivas de aumento significativo nos próximos anos. Da mesma forma, a produção de resíduos pós-industriais, gerados durante a fabricação de artefatos dos compósitos FCRE, e pós-consumo, de objetos e equipamentos produzidos com este material, tende a ser um problema de gerenciamento de resíduos sólido cada vez mais importante. A reciclagem é a alternativa mais adequada para o tratamento destes resíduos, uma vez que pode minimizar problemas ambientais correlacionados e gerar benefícios econômicos. Entretanto, os métodos mais estudados e aplicados para a reciclagem dos compósitos FCRE utilizam processos para decompor a matriz epoxídica para recuperar a fibra de carbono, utilizar o material na queima para geração de energia térmica ou empregar o material moído como carga ou agregados para a composição de outros materiais, os quais não aproveitam todo o potencial econômico do resíduo e podem gerar poluentes. O presente projeto de pesquisa tem como objetivo central a reciclagem de resíduos de compósitos FCRE provenientes da indústria aeronáutica, empregando processos químicos e térmicos combinados (termoquímico) com o propósito de reciclar tanto a fibra de carbono como a matriz epoxídica, sendo uma proposta inédita. Os resíduos de compósitos FCRE deverão ser submetidos inicialmente a um aquecimento em meio alcalino para posterior pirólise controlada em fluxo de nitrogênio. Os fragmentos moleculares resultantes da decomposição da matriz polimérica serão empregados para a síntese de novas resinas termorrígidas, enquanto as fibras de carbono recuperadas serão testadas para a confecção de novos compósitos poliméricos. Os conhecimentos gerados deverão contribuir para o desenvolvimento de novas práticas para a reciclagem de polímeros termorrígidos e valorizar ações para a consolidação da economia circular. (AU)